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逆Fアンテナ

1. 基本特性

逆Fアンテナの基本形状は図1aのようになります。
給電線、短絡線と本体部からなります。 本体部は整合と放射の両方に寄与し適当な名前がないので仮に"本体部"と呼びます。
Z=0面に完全導体の無限大のグランド板があるものとします。
基本形状の給電線、短絡線、本体部の長さをそれぞれ10,10,25(=10+15)mm、 導線半径を0.2mmとします。
このアンテナの入力アドミッタンスの周波数特性とスミスチャートは図1b,cの通りです。 共振周波数は3.1GHz、共振抵抗は130Ωです。
共振周波数での電流分布は図1dのようになります。 短絡線と本体部の先端に大きな電流が流れることがわかります。 給電線の電流が抑えられるために逆Fアンテナの入力インピーダンスが高くなります。
共振周波数での垂直成分(θ成分)と水平成分(φ成分)の全方向パターンは図1e,f以下の通りです。 外周が0dBi、中心が-30dBiです。

図1a 逆Fアンテナ基本形状

図1b 入力アドミッタンスの周波数特性

図1c スミスチャート

図1d 電流分布

図1e 垂直成分の全方向パターン

図1f 水平成分の全方向パターン

以下、基本アンテナの形状をいろいろ変えて、 入力アドミッタンスの周波数特性がどのように変化するかを見ます。
図中で基本形状の特性を薄い線で表示しています。
逆Fアンテナは調整パラメータが多いので、適切な形状を選ぶことによって、 いろいろな仕様を満たすことができます。

2. 本体部の長さ

本体部の先端を5mm長くしたケースです。
共振周波数が低くなり、共振抵抗はあまり変化なく、帯域幅が狭くなることがわかります。

本体部の先端を長くした場合

入力アドミッタンス

3. 短絡線の位置

短絡線を5mm給電線に近づけたケースです。
共振周波数が低くなり、共振抵抗が小さくなり、帯域幅が狭くなることがわかります。

短絡線を給電線に近づけた場合

入力アドミッタンス

4. 短絡線の太さ

短絡線の幅を太く(2mm)したケースです。
共振周波数が高くなり、共振抵抗が大きくなり、帯域幅が広くなることがわかります。

短絡線を太くした場合

入力アドミッタンス

5. 給電線の太さ

給電線の幅を太く(2mm)したケースです。
共振周波数と帯域幅は変わらず、共振抵抗が小さくなることがわかります。

給電線を太くした場合

入力アドミッタンス

6. 本体部の高さ

給電線と短絡線を2mm短くし、本体部を低くしたケースです。
共振周波数が高くなり、共振抵抗は変わらず、帯域幅が狭くなることがわかります。

本体部を低くした場合

入力アドミッタンス

7. 本体部の太さ

本体部の幅を太く(5mm)したケースです。板状逆Fアンテナになります。
共振周波数が低くなり、共振抵抗が小さくなり、帯域幅が狭くなることがわかります。

本体部を太くした場合

入力アドミッタンス

8. 給電点の位置

給電線と短絡線の位置を交換したケースです。
共振周波数は変わらず、共振抵抗が130Ωから40Ωに小さくなります。

給電線と短絡線を交換した場合

入力アドミッタンス

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